DE102011120780A1 - Method for operating a vacuum pump - Google Patents
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- F02D41/12—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration
- F02D41/123—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration the fuel injection being cut-off
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Unterdruckpumpe, die insbesondere zur Versorgung von Stellgliedern einer Brennkraftmaschine dient. In einer gewöhnlichen Betriebsphase (1) wird die Unterdruckpumpe zwischen einem ersten Einschaltdruck (p1) und einem ersten Ausschaltdruck (p2) betrieben, der sich eine Schubphase (2) der Brennkraftmaschine anschließt, in welcher nur eine eingeschränkte Menge des zugeführten Kraftstoffs innerhalb der Brennkraftmaschine umgesetzt werden kann. Diese anderenfalls nutzlose Energiebereitstellung wird erfindungsgemäß durch eine Verschiebung des Betriebsbereichs der Unterdruckpumpe genutzt, indem diese zwischen einem zweiten reduzierten Einschaltdruck (p4) und einem zweiten reduzierten Ausschaltdruck (p3) betrieben wird.The invention relates to a method for operating a vacuum pump, which serves in particular for the supply of actuators of an internal combustion engine. In an ordinary operating phase (1), the vacuum pump is operated between a first switch-on pressure (p1) and a first switch-off pressure (p2), which is followed by a boost phase (2) of the internal combustion engine in which only a limited amount of the supplied fuel is converted within the internal combustion engine can be. This otherwise useless energy supply is inventively used by a shift of the operating range of the vacuum pump by this between a second reduced cut-in pressure (p4) and a second reduced cut-off pressure (p3) is operated.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer einer Brennkraftmaschine zugeordneten Unterdruckpumpe, insbesondere zur Versorgung von Stellgliedern der Brennkraftmaschine, wobei die Unterdruckpumpe von der Brennkraftmaschine direkt oder mittelbar antreibbar ist und bei Erreichen eines Einschaltdrucks eingeschaltet und nach dem Erreichen eines Ausschaltdrucks ausgeschaltet wird.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine associated vacuum pump, in particular for the supply of actuators of the internal combustion engine, wherein the vacuum pump of the internal combustion engine is directly or indirectly driven and turned on reaching a cut-in pressure and turned off after reaching a cut-off.
In der Praxis erfolgt im Betrieb von Brennkraftmaschinen eine Versorgung zahlreicher Stellglieder mit Unterdruck. Dies betrifft sowohl Aktuatoren an der Brennkraftmaschine als auch weitere Funktionselemente, die der Brennkraftmaschine zugeordnet und mit dieser direkt oder indirekt verbunden sind. Der hierzu erforderliche Unterdruck wird von einer auch als Vakuumpumpe bezeichneten Unterdruckpumpe erzeugt, die auf verschiedene Arten angetrieben sein kann.In practice, the operation of internal combustion engines is a supply of numerous actuators with negative pressure. This applies both to actuators on the internal combustion engine and other functional elements associated with the internal combustion engine and are connected directly or indirectly with this. The vacuum required for this purpose is generated by a vacuum pump, also referred to as a vacuum pump, which can be driven in various ways.
Zum Stand der Technik zählt ein permanenter mechanischer Antrieb der Unterdruckpumpe, um so stets einen ausreichenden Unterdruck an sicherheits- und emissionsrelevanten Bauteilen zur Verfügung zu stellen. Der permanente Betrieb der Unterdruckpumpe ist energetisch nicht optimal, da die Erzeugung des Vakuums nicht in Abhängigkeit des Bedarfs erfolgt.The state of the art includes a permanent mechanical drive of the vacuum pump so as to always provide a sufficient negative pressure on safety and emission-relevant components. The permanent operation of the vacuum pump is energetically not optimal, since the generation of the vacuum is not dependent on the need.
Neben permanenten mechanischen Antrieben sind bereits mechanisch abschaltbare Unterdruckpumpen bekannt, die lediglich bedarfsweise mit der Antriebsleistung der Brennkraftmaschine verbunden werden und im Übrigen mechanisch getrennt sind.In addition to permanent mechanical drives already mechanically disconnectable vacuum pumps are known, which are merely connected as needed with the drive power of the internal combustion engine and otherwise mechanically separated.
Es sich auch bereits elektrische Unterdruckpumpen bekannt, die beispielsweise in Bremssystemen mit pneumatischen Bremskraftverstärkern eingesetzt werden, um in einer Kammer des Bremskraftverstärkers einen Unterdruck zu erzeugen. Derartige Bremskraftverstärker mit zusätzlicher Unterdruckpumpe werden insbesondere bei Fahrzeugen mit Dieselmotoren sowie bei Nutzfahrzeugen eingesetzt.It is also already known electric vacuum pumps, which are used for example in brake systems with pneumatic brake boosters to generate a vacuum in a chamber of the brake booster. Such brake booster with additional vacuum pump are used in particular in vehicles with diesel engines and commercial vehicles.
Die
Für die Aufrechterhaltung der Unterdruckversorgung auch über längere Betriebszeiträume ist die Funktionstüchtigkeit der Unterdruckpumpe entscheidend. Aufgrund der begrenzten Lebensdauer von elektrischen Unterdruckpumpen ändert sich infolge von Verschleiß mit zunehmender Laufleistung die Leistungsfähigkeit der Pumpe, wodurch die Unterdruckversorgung verschlechtert wird.For the maintenance of the vacuum supply even over longer periods of operation, the functionality of the vacuum pump is crucial. Due to the limited service life of electric vacuum pumps, the performance of the pump changes due to wear with increasing mileage, whereby the vacuum supply is deteriorated.
Die
Die
Die
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein energetisch wesentlich optimiertes Verfahren zum Betrieb der Unterdruckpumpe zu erreichen.Against this background, the object of the invention is to achieve an energetically substantially optimized method for operating the vacuum pump.
Diese Aufgabe wird, gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a method according to the features of
Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren vorgesehen, bei dem der Betriebszustand der Brennkraftmaschine erfasst wird und bei dem bei Erreichen vorbestimmter Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine die Unterdruckpumpe in Abhängigkeit zumindest eines weiteren Einschaltdrucks oder eines weiteren Ausschaltdrucks ein- bzw. abgeschaltet wird. Hierdurch wird eine energetisch optimale Betriebsweise dadurch erreicht, dass der aktuelle Betriebspunkt der Brennkraftmaschine im Betrieb berücksichtigt, insbesondere also zumindest der Einschaltdruck oder der Ausschaltdruck entsprechend angepasst wird. Zu diesem Zweck wird der Einschaltdruck bzw. der Ausschaltdruck mit einem Korrekturwert mit einem positiven oder negativen Vorzeichen belegt, um so einen zweiten Einschaltdruck oder einen zweiten Ausschaltdruck der Unterdruckpumpe zu definieren. Indem der jeweilige Einschaltdruck oder Ausschaltdruck entsprechend der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine optimiert ist, kann in überraschend einfacher Weise eine CO2-Minderung um bis zu 2 g/km erreicht werden. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf lediglich zwei unterschiedliche Betriebsstrategien der Unterdruckpumpe beschränkt. Vielmehr können weitere Schwellenwerte für verschiedene Fahr- oder Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs oder der Brennkraftmaschine definiert und der Steuerung der Unterdruckpumpe entsprechend zugrunde gelegt werden. Bevorzugt ist das Verfahren bei Dieselmotoren einsetzbar.According to the invention, therefore, a method is provided in which the operating state of the internal combustion engine is detected and in which upon reaching predetermined operating conditions of the internal combustion engine, the vacuum pump is switched on or off in response to at least one further switch-on or another switch-off. As a result, an energetically optimal mode of operation is achieved in that the current operating point of the internal combustion engine is taken into account during operation, ie in particular at least the switch-on pressure or the switch-off pressure is adjusted accordingly. For this purpose, the Switching pressure or the switch-off pressure is assigned a positive or negative sign with a correction value, so as to define a second switch-on pressure or a second switch-off pressure of the vacuum pump. By optimizing the respective switch-on pressure or switch-off pressure in accordance with the operating conditions of the internal combustion engine, a CO 2 reduction of up to 2 g / km can be achieved in a surprisingly simple manner. Of course, the invention is not limited to only two different operating strategies of the vacuum pump. Rather, further threshold values for different driving or operating conditions of the motor vehicle or of the internal combustion engine can be defined and based on the control of the vacuum pump accordingly. Preferably, the method is used in diesel engines.
Vorzugsweise erfolgt der Antrieb der Unterdruckpumpe im Schubbetrieb, da hierbei keine oder eine sehr geringe Kraftstoffmenge in der Brennkraftmaschine umgesetzt wird. Hierzu wird unabhängig von dem jeweiligen Druckniveau im Unterdrucksystem zunächst die Unterdruckpumpe solange betrieben, bis der zweite Ausschaltdruck erreicht bzw. unterschritten wird. Sofern im Verlauf der Dauer des Schubbetriebs der Druck im Unterdrucksystem steigt, wird bei Erreichen bzw. Überschreiten eines zweiten Einschaltdrucks innerhalb des Unterdrucksystems die Unterdruckpumpe erneut aktiviert. Zur Erfassung des für die Schaltdruckverlagerung kennzeichnenden und relevanten Betriebszustands hat es sich als praxisgerecht erwiesen, wenn bei Unterschreiten einer vorbestimmten minimalen Menge des zugeführten Kraftstoffs die Unterdruckpumpe in Abhängigkeit eines zweiten Einschaltdrucks oder eines zweiten Ausschaltdrucks betrieben bzw. abgeschaltet wird, vorzugsweise also die Unterdruckpumpe ausschließlich in einem Schubbetrieb in Abhängigkeit des zweiten Einschaltdrucks oder des zweiten Ausschaltdrucks betrieben bzw. abgeschaltet wird. Ein solcher Schubbetrieb entspricht einer Betriebsphase des Kraftfahrzeugs während einer Verzögerungsphase, in welcher das von dem Fahrzeugführer mittels des Gaspedals angeforderte Fahrerwunschmoment kleiner ist als ein vom Kraftfahrzeug erbrachtes Schubmoment. In diesem Fall befindet sich die Brennkraftmaschine in einer Schubphase. Insbesondere verrichtet die Brennkraftmaschine während der Schubphase nur eine geringe Arbeit, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit im Wesentlichen durch das Schubmoment aufrechterhalten wird, obwohl durch die Kraftstoffzufuhr in der Schubphase stets ein gewisses Nutzmoment erzeugt wird.Preferably, the drive of the vacuum pump in overrun operation, since in this case no or a very small amount of fuel is converted in the internal combustion engine. For this purpose, regardless of the respective pressure level in the vacuum system, the vacuum pump is initially operated until the second switch-off pressure is reached or fallen below. If, in the course of the duration of the overrun operation, the pressure in the vacuum system increases, the vacuum pump is reactivated upon reaching or exceeding a second switch-on pressure within the vacuum system. To detect the characteristic for the switching pressure displacement and relevant operating state, it has proven to be practical if the vacuum pump is operated or switched off in response to a second cut-in pressure or a second cut-off when falling below a predetermined minimum amount of fuel supplied, preferably so the vacuum pump exclusively in a coasting operation in response to the second cut-in pressure or the second cut-off pressure is operated or turned off. Such a coasting operation corresponds to an operating phase of the motor vehicle during a deceleration phase in which the driver's desired torque requested by the vehicle driver by means of the accelerator pedal is smaller than a thrust torque produced by the motor vehicle. In this case, the internal combustion engine is in a coasting phase. In particular, the internal combustion engine performs only a small amount of work during the overrun phase, wherein the vehicle speed is essentially maintained by the thrust torque, although a certain useful torque is always generated by the fuel supply in the overrun phase.
Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird zumindest der erste Einschaltdruck von dem zweiten Einschaltdruck oder der erste Ausschaltdruck von dem zweiten Ausschaltdruck abweichend bestimmt, wobei der Differenzbetrag zwischen dem ersten Einschaltdruck und dem zweiten Einschaltdruck einerseits und dem ersten Ausschaltdruck und dem zweiten Ausschaltdruck andererseits übereinstimmend eingestellt wird. Hierdurch kommt es zu einer Verschiebung des Arbeitsbereichs der Unterdruckpumpe, insbesondere also zu einer Verlagerung des Druckbereichs zwischen Einschaltdruck und Ausschaltdruck, wobei die Differenz zwischen Einschaltdruck und Ausschaltdruck in allen Betriebsphasen im Wesentlichen konstant bleibt. Auf diese Weise wird eine optimale Ausnutzung der von der. Brennkraftmaschine mittelbar oder unmittelbar bereitgestellten Energie erreicht, ohne die Betriebsphase der Unterdruckpumpe wesentlich zu verlängern. Ein frühzeitiger Verschleiß kann dadurch vermieden werden.According to a particularly preferred embodiment of the method, at least the first switch-on pressure is determined differently from the second switch-on pressure or the first switch-off pressure, the difference between the first switch-on pressure and the second switch-on pressure, on the one hand, and the first switch-off pressure and the second switch-off pressure, on the other hand, set coincidentally becomes. This results in a shift of the working range of the vacuum pump, in particular thus to a shift of the pressure range between switch-on pressure and switch-off pressure, wherein the difference between switch-on pressure and switch-off pressure remains substantially constant in all operating phases. In this way, an optimal utilization of the of the. Internal combustion engine directly or indirectly provided energy reached without significantly extending the operating phase of the vacuum pump. An early wear can be avoided.
Weiterhin erweist sich eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens als besonders vorteilhaft, wenn der zweite Einschaltdruck zwischen dem ersten Einschaltdruck und dem ersten Ausschaltdruck liegt. Dadurch wird der Arbeitsbereich der Unterdruckpumpe in den Bereich eines geringeren Druckniveaus verschoben, sodass sich also ein geringerer Druck als Messwert und damit Druckschwellenwert für den Einschaltdruck ergibt.Furthermore, an embodiment of the method according to the invention proves to be particularly advantageous if the second switch-on pressure is between the first switch-on pressure and the first switch-off pressure. As a result, the working range of the vacuum pump is shifted in the range of a lower pressure level, so that therefore results in a lower pressure than the measured value and thus pressure threshold value for the switch-on.
Weiterhin ist es dabei von Vorteil, wenn der zweite Ausschaltdruck unterhalb des ersten Ausschaltdrucks liegt, sodass also die Unterdruckpumpe bis in den Bereich eines sehr niedrigen Drucks hinein betrieben werden kann.Furthermore, it is advantageous if the second switch-off pressure is below the first switch-off pressure, so that therefore the vacuum pump can be operated into the region of a very low pressure.
Die erforderliche Energieversorgung der Unterdruckpumpe könnte aus einem elektrischen Energiespeichererfolgen. Um die Betriebspunkte der Brennkraftmaschine mit einer unvollständigen Umsetzung der zugeführten Kraftstoffmenge in sinnvoller Weise zu nutzen, ist die Unterdruckpumpe mittels einer schaltbaren Kupplung mit der Brennkraftmaschine verbunden oder wird von einem elektrischen Antrieb angetrieben, der seine Energie von einem durch die Brennkraftmaschine antreibbaren elektrischen Generator erhält, sodass die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine in optimaler Weise umgesetzt werden kann.The required power supply of the vacuum pump could be from an electrical energy storage. In order to use the operating points of the internal combustion engine with an incomplete implementation of the supplied amount of fuel in a meaningful way, the vacuum pump is connected by means of a switchable clutch to the internal combustion engine or is driven by an electric drive, which receives its energy from an electric generator driven by the internal combustion engine, so that the drive power of the internal combustion engine can be implemented in an optimal manner.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt eine graphische Darstellung einer erfindungsgemäßen Betriebsstrategie, in welcher der in einem Unterdrucksystem eines Kraftfahrzeugs vorherrschende Druck auf der Ordinatenachse und der zeitliche Verlauf des Betriebs auf der Abszissenachse aufgetragen ist. Zunächst wird in einer gewöhnlichen Betriebsphase
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Betriebsphaseoperational phase
- 22
- Schubphaseoverrun phase
- 33
- Druckbereichpressure range
- 44
- Druckbereichpressure range
- p1 p 1
- Erster EinschaltdruckFirst switch-on pressure
- p2 p 2
- Erster AusschaltdruckFirst switch-off pressure
- p3 p 3
- Zweiter AusschaltdruckSecond switch-off pressure
- p4 p 4
- Zweiter EinschaltdruckSecond switch-on pressure
- tt
- Betriebsdaueroperating time
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- WO 2011/054623 A1 [0008] WO 2011/054623 A1 [0008]
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